西南交通大学电气设备状态监测期末复习资料

第一章

1、电介质的定义

电介质是指在电场作用能产生极化的一切物质。广义上说来，电介质不仅包括绝缘材料，而且包括各种功能材料，如压电、热释电、光电、铁电等材料。

2、电介质的分类方法

（1）根据正负电荷在分子中的分布特性，可把电介质分为三类：•非极性电介质•极性电介质•离子型。（2）根据实际应用情况，按照电介质的凝聚形态，可将其分为四种基本类型：固体电介质、液体电介质、气体电介质、真空绝缘

3、不同类型电介质在绝缘特性上的差异

4、常用的气体、液体、固体电介质的特点及其适用场合

液体电介质又称绝缘油，在常温下为液态，在电气设备中起绝缘、传热、浸渍及填充作用，（特点）：流动性，击穿后有自愈性，电气强度比气体的高，用液体电介质制造的高压电气设备体积小，节省材料，液体电介质可燃，易氧化变质，产生水分、酸、油泥等导致电气性能变坏。（适用场合）：主要用在变压器、油断路器、电容器和电缆等电气设备中。

气体电介质应具有绝缘强度高、化学及热稳定性好、对结构材料的腐蚀作用很小、不燃、不爆、液化温度低、热导率高、在电弧条件下耐分解、不产生有毒及腐蚀性分子等特性。•此外，还要求成本低，净化维护方便。

真空绝缘（特点）：采用真空作为开关灭弧介质，成本低、维修费用低、无爆炸危险，另外，由于灭弧室具有高真空度，空气分子十分稀薄，真空间隙的绝缘强度比常温下的空气和SF6高得多。（适用场合）：主要应用于中压开关设备上，具有优良的绝缘性能和灭弧性能。5、SF6气体在电气绝缘领域的应用及其优缺点

SF6气体综合性能优异，具有很高的绝缘强度和灭弧性能，广泛应用于高压断路器、电

容器、电缆、变压器及气体绝缘变电站(GIS)放电后的分解对含Si02的陶瓷和玻璃等无机材料有强的腐蚀性；密度大，在检修充SF6电气设备时易引起工作人员窒息；价格较贵。6、电气设备对不同电介质的具体要求

液体介质的要求：（1）电气性能好，例如绝缘强度高、电阻率高、介质

损耗及介电常数小（电容器则要求介电常数高）（2）散热及流动性好，即粘度低、导热好、物理及化学性质稳定、不易燃、无毒及其它一些特殊要求.

对气体电介质的要求应具有绝缘强度高、化学及热稳定性好、对结构材料的腐蚀作用很小、不燃、不爆、液化温度低、热导率高、在电弧条件下耐分解、不产生有毒及腐蚀性分子等特性。此外，还要求成本低，净化维护方便。

7、为什么要用组合绝缘结构8、典型的电气设备组合绝缘有那些

第二章

1.介电常数的定义及其物理意义；

介电常数亦称为电容率，是描述电介质极化的宏观参数。是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母ε表示，单位为法/米 . 它是一个在电的位移和电场强度之间存在的比例常量。2.相对介电常数的定义；

相对介电常数，表征介质材料的介电性质或极化性质的物理参数。其值等于以预测材料为介质与以真空为介质制成的同尺寸电容器电容量之比.

3.电介质极化的宏观与微观参数的关系；

P = Nμ, N——电介质单位体积中的分子数,P ——电介质极化强度, 感应偶极矩为μ,

比例常数α称为分子极化率

4.宏观电场强度与有效电场强度，不同电介质的有效电场强度及介电常数。

电介质的宏观电场强度E,是指极板上的自由电荷以及电介质中所有极化分子形成的偶极矩共同在该点产生的场强。

电介质的有效场强E i , 是指极板上的自由电荷以及除某极化分子以外其它极化分子形成的偶极矩共同在该分子产生的场强。洛伦兹（Lorentz）首先对有效电场作了近似计算。5. 电介质极化的定义及极化强度；

置于电场中的电介质，沿电场方向产生偶极距，在电介质表面产生束缚电荷的现象称为电介

质的极化.

极化强度P定义为电介质单位体积内电偶极矩向量和，即极化强度是表征电介质在电场作用下极化程度的向量。6.交变电场下电介质的极化过程；

7.吸收电流的形成。

充电时随时间增长的电荷(Q2-Q1)称为介质的吸收电荷，它是介质松弛极化所引起的积聚电荷Qr，所以它相应产生松弛极化电流。这部分电流只是当电压发生变化时才存在它是时间的函数，并随时间的增长而减小，最后降至零，故又称为介质的吸收电流。

8.电介质宏观参数和微观参数之间的关系。?

9.对比分析气体、液体、固体损耗的形成及其特点。

(1) 气体分子之间的距离很大，所以分子间的互相作用可以忽略，因此无论是电子位移极化还是偶极子的转向极化都基本上不会引起损耗；在没有引起放电的情况下，气体介质只有电导损耗，由其直流电导率决定

（2）液体电介质

极性液体电介质

极性分子在粘性媒质中作热运动，在交变电场作用下，电场力矩将使极性分子作趋向于外场方向的转动，在定向转动过程中，因摩擦发热而引起能量的损耗。极性液体介质的介质损耗与粘度有关。

–粘度相当大，分子极化跟不上电场的变化，松弛损耗甚微；

–粘度很小，分子定向转动时无摩擦，松弛损耗都甚微；

–中等粘度下，松弛损耗显著，在某一粘度下出现极值；

粘度决定了松弛过程，粘度愈大，反常色散频率愈低。

2．固体有机电介质

非极性有机介质在外电场作用下只有电子位移极化，介质损耗主要由杂质电导引起。电导率一般很小，tan δ的值也很小，被广泛用做工频和高频绝缘材料。极性有机介质在软化范围内ε不随温度升高而增大，反而是减小，同时出现tan δ最大值。这类介质的损耗，主要决定于极性基的松弛损耗，在高频下的损耗也很大，不能作为高频介质应用。10.相对介电常数、介质损耗角正切的定义及测量原理，测量结果的影响因素。

相对介电常数见上，介电损耗角正切，表征电介质材料在施加电场后介质损耗大小的物理量，以tanδ来表示，δ是介电损耗角。

绝缘材料的相对介电常数与损耗角正切的测量方法

分为两大类：电桥法谐振法，电桥法用于低频测量，谐振法用于高频测量。

电桥法

测试原理：把试样作为一个桥臂，其它三个桥臂的

阻抗已知，调节电桥达到平衡，根据平衡条件，求

出试样的并联等效电容与电阻，从而计算出试样的

相对介电常数和损耗角正切。